1、8.5 连接件的实用计算法,工程中构件或零件彼此连接时，起连接作用的部件称为连接件。,常用铆钉、螺栓、销钉、键等作为连接件。,连接件的受力特点：力在一条轴线上传递中有所偏离（与拉压情况不同） 问题：1. 力传递的偏离引起什么新的力学现象？ 2. 如何计算连接件、被连接构件的强度？,铆钉连接,销轴连接,平键连接,焊接连接,联轴节,销,螺栓,螺栓,螺栓,铆钉,铆钉,平键,焊接,连接件和被连接件可能存在三种形式的破坏：,1) 铆钉沿剪切面n-n被剪断，称为剪切破坏；,2) 铆钉和钢板的接触面（挤压面）发生挤压破坏；,3) 沿钢板的铆钉孔截面，因强度不足被拉断。,剪断,挤压破坏,拉断,基于螺栓的受力分
2、析，容易预测出螺栓可能的失效形式（1）在截面mn处被剪断（2）受挤压部分的半圆被“挤扁” （近似半椭圆）,m,n,剪切变形的受力特点：,一、剪切的实用计算,构件受等值、反向、作用线距离很近的二平行力的作用。,变形特征：,杆件沿两力之间的截面发生错动，甚至破坏。,剪切面：发生错动的面。,单剪切：有一个剪切面的杆件，如铆钉。,一个剪切面,单剪切,单剪切,双剪切:有两个剪切面,以铆钉为例：外力 内力 应力强度计算,剪力FS：,剪切面上的内力。,F,切应力：,假设：,A：剪切面的面积。,剪切强度条件：,剪切面上的应力。,在剪切面上均匀分布其方向与Fs 相同。,故是名义剪应力, ：许用切应力；由实验得。
3、可查有关手册。,注意：,1.剪切强度条件：适用于其它剪切构件;,2.剪切强度条件：可解决三类强度问题：,1）校核：,2）设计截面尺寸：,3）确定许可载荷 ：,二、挤压的实用计算,挤压面：,连接件和被连接件相互压紧的接触面。,挤压破坏：,在挤压面产生过大的塑性变形（导致连接松动）、压溃或连接件（如铆钉）被压扁。,如图为铆钉上的挤压面。,挤压力Fbs：,挤压面上的压力。,挤压应力 bs：,假设： bs在挤压面上均匀分布。,挤压面上的正应力。,bearing surface,挤压强度条件：,其中,bs：许用挤压应力；,注意：,1) 上式可解决三类强度问题；,Abs ：挤压面的计算面积。,2）连接件与
4、被连接件的材料不同时，应对挤压强度较低的材料进行挤压计算，即选用较小的许用挤压应力。,3) 当挤压面为平面时，Abs为挤压面的实际面积；,h：平键高度,l ：平键长度,如平键：,4) 当挤压面为半圆柱面时，Abs为挤压面的径向投影面积。,如铆钉：,上图的挤压面积为：,当挤压面为半圆柱面时：,Abs为挤压面的径向投影面积。,如铆钉：,挤压强度条件：,切应力强度条件：,脆性材料：,塑性材料：,小结：连接件的强度计算,为充分利用材料，切应力和挤压应力应满足,图示接头，受轴向力F 作用。已知 F=50kN，b=150mm，=10mm，d=17mm，a=80mm，=160MPa，=120MPa，bs=3
5、20MPa，铆钉和板的材料相同，试校核其强度。,2.板的剪切强度,解：1.板的拉伸强度,例题,3.铆钉的剪切强度,4.板和铆钉的挤压强度,结论：强度足够。,销钉的剪切面面积 A=？,销钉的挤压面面积 Abs=？,思考题 求:,销钉的剪切面面积 A=？,销钉的挤压面面积 Abs=？,挤压面,一、简单铆钉连接,1搭接,一个剪切面,单剪,8-6 铆钉连接的计算,铆钉连接：搭接、对接,剪 力：FS = F2,挤压力：Fbs = F,轴 力：FN = F,铆钉连接：单钉、钉群,2对接（平接）,二个剪切面,假设： 二个剪切面上剪力相等； 每一个剪切面上的切应力均匀分布。,双剪,剪 力：FS = F2,挤压
6、力：Fbs = F,轴 力：FN = F,通常，d 2d1挤压强度计算考虑铆钉中段与主板孔壁间的相互挤压；拉伸强度计算只需考虑主板。,二、铆钉群,各铆钉的t 相等 剪切强度计算可取任一铆钉,各铆钉或板孔上的sbs 相等 挤压强度计算可取任一铆钉或孔壁,板的st 要选危险截面计算，要综合考虑截面面积、轴力的大小。,1外力过铆钉群中心,假设：外力均匀分配在每个铆钉上,例：铆接接头，已知F=130 kN，b=110 mm， d =10 mm， d 1=7 mm，d=17 mm，许用应力为 t =120 MPa，st =160MPa，sbs =300 MPa，试校核铆接接头的强度。,搭接 双剪 钉群
7、3个铆钉 (外力过铆钉群中心),铆钉剪切强度条件满足,d 2d1,校核铆钉剪切强度,校核主板的挤压强度,主板挤压强度条件满足,校核主板挤压强度,校核主板拉伸强度,可能的危险截面：1-1截面、2-2截面,主板的荷载图？,内力图？,主板拉伸强度条件满足,该铆接接头安全,2外力不过铆钉群中心,外力向 铆钉群中心简化,过铆钉群中心的外力 力偶,等分到每个铆钉上,如何分配？,假设,F,名义切应力,FM,名义挤压应力,F / 3,F / 3,F / 3,矢量合成,例：直径 D100 mm 的轴 ,由两段联接而成；联接处加凸缘，并在D0200 mm 的圆周上布置 8个螺栓紧固，已知轴在扭转时的最大切应力为7
8、0 MPa，螺栓的容许切应力t 60 MPa，试求螺栓所需的直径。,螺栓群问题,单剪,其他联接件的计算,一、键的计算,键,连接轮和轴,轴,轮,键,剪切面：mm,l,挤压面：mn ( mp ),键有两种可能的破坏形式：剪切破坏、挤压破坏,轴,1剪切强度计算,t 为键的许用切应力,键的剪切强度条件：,2挤压强度计算,sbs 为键的许用挤压应力,键的挤压强度条件：,二、榫接计算,剪切面：mm,挤压面：mn,榫接有三种可能 的破坏形式：剪切破坏、挤压破坏、拉断破坏。,1剪切强度计算,t 为材料的许用切应力,榫接头的剪切强度条件：,2挤压强度计算,sbs 为材料的许用挤压应力,挤压强度条件：,3拉伸强度计算,拉伸强度条件：,st 为材料的许用拉应力,三、梁的连接计算,由几部分拼接而成的梁 拼合梁,钉子,螺栓,胶层,拼合梁除整体要满足梁的强度要求外，对钉子、螺栓、胶层也有强度要求，以保证梁的整体性。,拼合梁的计算与梁的剪力和切应力有密切关系,钉子、螺栓连接的梁：常对钉子或螺栓的数量、间距或直径进行计算，使其有足够的抗剪能力；,胶层连接的梁：对胶层进行抗剪强度计算。,例：判断挤压面、剪切面，计算名义挤压应力、名义切应力。,挤压面：边长为b的正方形，位于水平面内。,剪切面：由长为b、高为t 的四个矩形铅垂面组成。,名义挤压应力：,名义切应力：,昆明理工大学工程力学系,本章完,
